專利名稱：一種氧化鋁纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氧化鋁纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界，資源再生利用以及環(huán)境保護(hù)已成為經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和人類賴以生存的首要問題，為了降低能耗，削減汽車尾氣對(duì)空氣的污染，采用輕量化材料以減輕汽車重量已成為世界各大汽車廠商極力追求的目標(biāo)；同時(shí)，隨著金屬材料消耗量的急劇上升和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、大規(guī)模生產(chǎn)工藝的出現(xiàn)和廣泛使用，使地球上的有限資源日趨貧乏。因此，新型輕質(zhì)合金材料的研制和開發(fā)日益受到各國(guó)的高度重視，作為最輕的結(jié)構(gòu)材料，鎂合金的研究和應(yīng)用越來越受到人們的重視。鎂合金具有密度小、比強(qiáng)度高、比剛度高、尺寸穩(wěn)定的特點(diǎn)，也有充型流動(dòng)性能好、 資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為21世紀(jì)最有發(fā)展前景的“綠色”工程材料，但現(xiàn)有工藝所制作的鎂基合金，其力學(xué)性能較低、抗高溫蠕變性能較差，限制了其應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種氧化鋁纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備方法，能夠有效地改善鎂基合金的力學(xué)性能和抗蠕變性能。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種氧化鋁纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備方法，該方法按照以下步驟具體實(shí)施
步驟1、確定纖維預(yù)制體混合料中的各個(gè)組分含量
纖維預(yù)制體混合料中的組分包括Al2O3纖維、石墨粉、硅溶膠三種，各組分按以下公式計(jì)算得到各值
纖維預(yù)制體的體積為XD2XhA ； 所需要的Al2O3纖維的質(zhì)量為■為=P X VX Vf% ； 纖維預(yù)制體的質(zhì)量為-M = Mjil-ω-ω^)； 造孔劑的質(zhì)量為-Mc = MX ω c.’ 粘結(jié)劑的質(zhì)量為=^1= MX ωεο1 ；
其中，々一所要制備纖維預(yù)制體的底面設(shè)定直徑，單位為毫米； 力一所要制備纖維預(yù)制體的高度設(shè)定值，單位為毫米；
Vf% 一所要制備纖維預(yù)制體的體積分?jǐn)?shù)設(shè)定值，單位為vol. %，范圍為16%-22% ； P-Al2O3纖維的緊實(shí)密度設(shè)定值； ω c 一造孔劑質(zhì)量百分?jǐn)?shù)wt. % ； ω S()1—粘結(jié)劑質(zhì)量百分?jǐn)?shù)wt. %，
其中，造孔劑選用石墨粉，石墨粉質(zhì)量百分?jǐn)?shù)《。為15%_25%;粘結(jié)劑選用硅溶膠，其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5%_10%;步驟2、制備纖維漿
將步驟1稱量好的Al2O3纖維放入玻璃容器中，先加入酒精30ml，攪拌至纖維松散濕潤(rùn)再加入步驟1稱量好的石墨粉，繼續(xù)攪拌2分鐘后再加入30ml的酒精，隨后每攪拌2分鐘加入IOml的酒精，總的酒精添加毫升數(shù)值不超過前述三種組分質(zhì)量總克數(shù)數(shù)值的三分之二， 待Al2O3纖維與石墨粉混合均勻并成為漿狀時(shí)，最后加入步驟1稱量好的硅溶膠，繼續(xù)攪拌 1分鐘，得到纖維漿；
步驟3、模壓得到纖維預(yù)制體
本步驟采用纖維預(yù)制體成型模具，包括上沖模、模具筒和下模三個(gè)部件構(gòu)成，使用時(shí)， 將上沖模和下模的沖頭相對(duì)伸入模具筒中，并且上沖模和下模同時(shí)與模具筒保持間隙配合，上沖模和下模之間的空間用于放置步驟2得到的纖維漿，
利用前述的成型模具，先將模具筒套坐在下模上，將步驟2攪拌好的纖維漿倒入模具筒中，放好上沖模，施加壓力使上沖模下降至預(yù)定的制備高度，即上沖模與下模沖頭之間的距離等于纖維預(yù)制體的設(shè)定高度，擠壓過程中，多余的液體從模具底部的模具筒與下模之間的縫隙流走，保持施壓5-7分鐘后退出上沖模與下模，得到濕態(tài)纖維預(yù)制體；
步驟4、對(duì)步驟3得到的濕態(tài)纖維預(yù)制體進(jìn)行干燥和焙燒，得到纖維預(yù)備體型件； 步驟5、浸滲制備得到最終的復(fù)合材料
首先將步驟4制備得到的纖維預(yù)制體型件置于坩堝底部，將去除了氧化皮的浸滲合金置于纖維預(yù)制體型件上表面，將坩堝放入真空鉬絲爐中，抽真空至 4. 9Xl(T2Pa-5. IXKT2Pa ；
然后在氬氣保護(hù)氣氛下，加熱真空鉬絲爐至660°C 士2°C保溫90分鐘，最后隨爐冷卻至 4300C 士2°C，取出坩堝，即得氧化鋁纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料。本發(fā)明方法的有益效果是，利用鎂合金與Al2O3纖維具有的良好潤(rùn)濕性，采用Al2O3 纖維作為增強(qiáng)體制備鎂基復(fù)合材料，有效地改善單純鎂合金性能方面的不足；采用無壓浸滲工藝制備Al2O3纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料，通過對(duì)纖維預(yù)制體組分、含量以及浸滲溫度和保溫時(shí)間等工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)置，能夠獲得Al2O3纖維分布均勻、組織致密、蠕變性能得到提高的復(fù)合材料。


圖1是本發(fā)明方法中的纖維預(yù)制體的制備原理示意圖； 圖2是本發(fā)明方法中制備纖維預(yù)制體的成型示意圖3是本發(fā)明方法實(shí)施例1制備的Al203f/Mg-9Al-0. 5Nd復(fù)合材料金相組織圖； 圖4是采用四種不同Nd含量制備的Al2O3f/ Mg-9A1復(fù)合材料的應(yīng)變-時(shí)間曲線。圖中，1.上沖模，2.模具筒，3.下模，4.纖維預(yù)制體。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。參照?qǐng)D1，本發(fā)明的氧化鋁纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備方法，按照以下步驟具體實(shí)施
步驟1、確定纖維預(yù)制體混合料中的各個(gè)組分含量纖維預(yù)制體混合料中的組分包括Al2O3纖維、石墨粉、硅溶膠三種，Al2O3纖維、石墨粉、 硅溶膠各自的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量按以下公式計(jì)算得出 纖維預(yù)制體的體積為XD2XhA ； 所需要的Al2O3纖維的質(zhì)量為Mf=P X VX Vf% ； 纖維預(yù)制體的質(zhì)量為-M = Mjil-ω-ω^)； 造孔劑的質(zhì)量為-Mc = MX ω c.’ 粘結(jié)劑的質(zhì)量為=^1= MX ωεο1 ；
其中，々一所要制備纖維預(yù)制體的底面直徑，單位為毫米，同時(shí)也是模具筒2的內(nèi)徑；
力一所要制備纖維預(yù)制體的高度設(shè)定值，單位為毫米；
Vf% 一所要制備纖維預(yù)制體的體積分?jǐn)?shù)設(shè)定值(vol. %)，范圍為16%-22%;
P-Al2O3纖維的緊實(shí)密度值；
^c 一造孔劑質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(wt. %)；
W—粘結(jié)劑質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(wt. %)，
其中，造孔劑選用石墨粉，石墨粉質(zhì)量百分?jǐn)?shù)《。為15%-25%，顆粒度彡30Mm、純度彡99. 85% ；粘結(jié)劑選用硅溶膠，其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)ω -為5%-10%，并且硅溶膠中的SiO2含量 25%-30%。步驟2、制備纖維漿
將步驟1稱量好的Al2O3纖維放入玻璃容器中，先加入酒精30ml，作用是分散介質(zhì)，攪拌至纖維松散濕潤(rùn)再加入步驟1稱量好的石墨粉，繼續(xù)攪拌2分鐘后再加入30ml的酒精， 隨后每攪拌2分鐘加入IOml的酒精，總的酒精添加毫升數(shù)值不超過前述三種組分質(zhì)量總克數(shù)數(shù)值的三分之二，待Al2O3纖維與石墨粉混合均勻并成為漿狀時(shí)，最后加入步驟1稱量好的硅溶膠，繼續(xù)攪拌1分鐘，得到纖維漿。步驟3、模壓得到纖維預(yù)制體
本步驟需要使用一種纖維預(yù)制體成型模具，如圖2，包括上沖模1、模具筒2和下模3三部分構(gòu)成，使用時(shí)，將上沖模1和下模3的沖頭相對(duì)伸入模具筒2的通孔中，并且上沖模1 的沖頭外徑和下模3的沖頭外徑均與模具筒2的通孔內(nèi)徑保持間隙配合，上沖模1的沖頭和下模3的沖頭之間的空間用于放置步驟2得到的纖維漿，
參照?qǐng)D2，利用前述的成型模具，先將模具筒2套坐在下模3上，將步驟2攪拌好的纖維漿倒入模具筒2中，放好上沖模1，通過千斤頂向下施加壓力使上沖模1下降至預(yù)定的制備高度，即上沖模1沖頭端面與下模3沖頭端面之間的距離等于纖維預(yù)制體的設(shè)定高度力，擠壓過程中，多余的酒精液體從模具底部的模具筒2與下模3之間的縫隙流走，保持施壓5-7 分鐘后退出上沖模1與下模3，得到濕態(tài)纖維預(yù)制體。步驟4、進(jìn)行干燥和焙燒
先將濕態(tài)纖維預(yù)制體在室溫干燥48士 1小時(shí)；再置于100°C 士2°C烘干12士 1小時(shí) ’最后在900°C 士2°C焙燒6士0. 5小時(shí)，烘干及焙燒均在箱式電阻爐中進(jìn)行，電爐采用KSW控溫儀控溫，控制精度士2°C，經(jīng)上述工藝烘干后，得到纖維預(yù)備體型件。步驟5、制備氧化鋁纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料
采用無壓浸滲法完成復(fù)合材料的制備，制備過程在真空鉬絲爐內(nèi)進(jìn)行，首先將步驟4 制備得到的纖維預(yù)制體型件置于坩堝底部，將經(jīng)打磨去除了氧化皮的浸滲合金置于纖維預(yù)制體型件上表面，將坩堝放入真空鉬絲爐中，抽真空至4.9X10_2Pa-5. 1 X ；然后在氬氣保護(hù)氣氛下，加熱真空鉬絲爐至660°C 士2°C保溫90分鐘，最后隨爐冷卻至430°C 士2°C， 取出坩堝，即得氧化鋁纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料。浸滲合金選用Mg-9Al-0. 5Nd、Mg-8A1_0. 5Nd 或 Mg-6A1_0. 5Nd 系列合金。本發(fā)明方法的工作原理是，先把氧化鋁纖維預(yù)制成型，然后在氬氣保護(hù)下將 Mg-9Al-0. 5Nd、Mg-8Al-0. 5Nd或Mg-6A1_0. 5Nd系列合金基體熔體滲入，在毛細(xì)現(xiàn)象作用下使熔體浸滲到纖維預(yù)制體的間隙內(nèi)而達(dá)到復(fù)合目的。利用鎂合金與Al2O3纖維具有的良好潤(rùn)濕性，采用Al2O3纖維作為增強(qiáng)體制備鎂基復(fù)合材料，有效地改善單純鎂合金性能方面的不足；采用無壓浸滲工藝制備Al2O3纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料，通過對(duì)纖維預(yù)制體組分、含量以及浸滲溫度和保溫時(shí)間等工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)置，獲得Al2O3纖維分布均勻、組織致密、蠕變性能得到提高的復(fù)合材料。在熔體浸滲工藝中，制備多孔增強(qiáng)纖維預(yù)制體是復(fù)合材料成功的關(guān)鍵，對(duì)復(fù)合材料的浸滲過程和最終組織都有重要影響。實(shí)施例1
步驟1、確定及稱量各組分
若纖維預(yù)制體高度力=100毫米、底面直徑D=48毫米，需要稱量Al2O3纖維119. 4克(質(zhì)量百分比為74%)，體積分?jǐn)?shù)為20%，石墨粉32. 3克(質(zhì)量百分比為20%)，硅溶膠9. 7克(質(zhì)量百分比為6%)，總質(zhì)量161. 4克(質(zhì)量百分比為100%)。其中，石墨粉顆粒度彡30Mm、純度彡99. 85% ；硅溶膠中的SiO2含量為25%。步驟2、制備纖維漿
將上一步稱量好的119. 4克Al2O3纖維放入玻璃容器中，先加入酒精30ml，攪拌至纖維松散濕潤(rùn)再加入上一步稱量好的32. 3克石墨粉，繼續(xù)攪拌2分鐘后再加入30ml的酒精，隨后每攪拌2分鐘加入IOml的酒精，酒精總量不超過100ml，待Al2O3纖維與石墨粉混合均勻并成為漿狀時(shí)，最后加入步驟1稱量好的硅溶膠9. 7克，繼續(xù)攪拌1分鐘，得到纖維漿。步驟3、模壓得到纖維預(yù)制體
參照?qǐng)D2，先將模具筒2套坐在下模3上，將步驟2攪拌好的纖維漿倒入模具筒2中，放好上沖模1，施加壓力使上沖模1下降至預(yù)定的制備高度，使得上沖模1與下模3沖頭之間的距離等于纖維預(yù)制體的設(shè)定高度力，擠壓過程中，多余的液體從模具底部的模具筒2與下模3之間的縫隙流走，保持施壓5分鐘后退出上沖模1與下模3，得到濕態(tài)纖維預(yù)制體。步驟4、進(jìn)行干燥和焙燒
先將濕態(tài)纖維預(yù)制體在室溫干燥48小時(shí)；再置于100°C烘干12小時(shí)；最后在900°C焙燒6小時(shí)，烘干及焙燒均在箱式電阻爐中進(jìn)行，電爐采用KSW控溫儀控溫，控制精度士2°C， 經(jīng)上述工藝烘干后，得到纖維預(yù)備體型件。步驟5、制備 Al203f/Mg-9A1_0. 5Nd 復(fù)合材料
采用無壓浸滲法完成復(fù)合材料的制備，制備過程在真空鉬絲爐內(nèi)進(jìn)行，首先將步驟4 制備得到的纖維預(yù)制體型件置于坩堝底部，將經(jīng)打磨去除了氧化皮的Mg-9Al-0. 5Nd浸滲合金置于纖維預(yù)制體型件上，將坩堝放入真空鉬絲爐中，抽真空至5X10_2I^;然后在氬氣保護(hù)氣氛下，加熱真空鉬絲爐至660°C保溫90分鐘，最后隨爐冷卻至430°C，取出坩堝，即得 Al203f/Mg-9Al-0. 5Nd 復(fù)合材料。實(shí)施例2步驟1、確定及稱量各組分
若纖維預(yù)制體高度力=100毫米、底面直徑D=48毫米，需要稱量Al2O3纖維124. 2克(質(zhì)量百分比為77%)，體積分?jǐn)?shù)為18%，石墨粉24. 2克(質(zhì)量百分比為15%)，硅溶膠12. 9克(質(zhì)量百分比為8%)，總質(zhì)量161. 4克(質(zhì)量百分比為100%)。其中，石墨粉顆粒度彡30Mm、純度彡99. 85% ；硅溶膠中的SiO2含量為25%。步驟2、制備纖維漿
將上一步稱量好的124. 2克Al2O3纖維放入玻璃容器中，先加入酒精30ml，攪拌至纖維松散濕潤(rùn)再加入上一步稱量好的24. 2克石墨粉，繼續(xù)攪拌2分鐘后再加入30ml的酒精，隨后每攪拌2分鐘加入IOml的酒精，酒精總量不超過100ml，待Al2O3纖維與石墨粉混合均勻并成為漿狀時(shí)，最后加入步驟1稱量好的硅溶膠12. 9克，繼續(xù)攪拌1分鐘，得到纖維漿。步驟3、模壓得到纖維預(yù)制體
參照?qǐng)D2，先將模具筒2套坐在下模3上，將步驟2攪拌好的纖維漿倒入模具筒2中，放好上沖模1，施加壓力使上沖模1下降至預(yù)定的制備高度，使得上沖模1與下模3沖頭之間的距離等于纖維預(yù)制體的設(shè)定高度，擠壓過程中，多余的液體從模具底部的模具筒2與下模3之間的縫隙流走，保持施壓5分鐘后退出上沖模1與下模3，得到濕態(tài)纖維預(yù)制體。步驟4、進(jìn)行干燥和焙燒
先將濕態(tài)纖維預(yù)制體在室溫干燥47小時(shí)；再置于99°C烘干13小時(shí)；最后在901°C焙燒 6. 25小時(shí)，烘干及焙燒均在箱式電阻爐中進(jìn)行，得到纖維預(yù)備體型件。步驟5、制備 Al203f/Mg-8Al-0. 5Nd 復(fù)合材料
首先將步驟4制備得到的纖維預(yù)制體型件置于坩堝底部，將經(jīng)打磨去除了氧化皮的Mg-SAl-0. 5Nd浸滲合金置于纖維預(yù)制體型件上，將坩堝放入真空鉬絲爐中，抽真空至 4. 9 X ；然后在氬氣保護(hù)氣氛下，加熱真空鉬絲爐至658°C保溫90分鐘，最后隨爐冷卻至4^°C，取出坩堝，即得Al203f/Mg-8Al-0. 5Nd復(fù)合材料。實(shí)施例3
步驟1、確定及稱量各組分
若纖維預(yù)制體高度力=100毫米、底面直徑D=48毫米，需要稱量Al2O3纖維104. 9克(質(zhì)量百分比為65%)，體積分?jǐn)?shù)為21%，石墨粉40. 3克(質(zhì)量百分比為25%)，硅溶膠16. 1克(質(zhì)量百分比為10%)，總質(zhì)量161. 33克(質(zhì)量百分比為100%)。其中，石墨粉顆粒度彡30Mm、純度彡99. 85% ；硅溶膠中的SW2含量為25%。步驟2、制備纖維漿
將上一步稱量好的104. 9克Al2O3纖維放入玻璃容器中，先加入酒精30ml，攪拌至纖維松散濕潤(rùn)再加入上一步稱量好的40. 3克石墨粉，繼續(xù)攪拌2分鐘后再加入30ml的酒精，隨后每攪拌2分鐘加入IOml的酒精，酒精總量不超過100ml，待Al2O3纖維與石墨粉混合均勻并成為漿狀時(shí)，最后加入步驟1稱量好的硅溶膠16. 1克，繼續(xù)攪拌1分鐘，得到纖維漿。步驟3、模壓得到纖維預(yù)制體
參照?qǐng)D2，先將模具筒2套坐在下模3上，將步驟2攪拌好的纖維漿倒入模具筒2中，放好上沖模1，施加壓力使上沖模1下降至預(yù)定的制備高度，使得上沖模1與下模3沖頭之間的距離等于纖維預(yù)制體的設(shè)定高度，擠壓過程中，多余的液體從模具底部的模具筒2與下模3之間的縫隙流走，保持施壓5分鐘后退出上沖模1與下模3，得到濕態(tài)纖維預(yù)制體。
步驟4、進(jìn)行干燥和焙燒
先將濕態(tài)纖維預(yù)制體在室溫干燥49小時(shí)；再置于lOrC烘干11小時(shí)；最后在902°C焙燒5. 75小時(shí)，烘干及焙燒均在箱式電阻爐中進(jìn)行，得到纖維預(yù)備體型件。步驟5、制備 Al203f/Mg-6Al-0. 5Nd 復(fù)合材料
首先將步驟4制備得到的纖維預(yù)制體型件置于坩堝底部，將經(jīng)打磨去除了氧化皮的Mg-6Al-0. 5Nd浸滲合金置于纖維預(yù)制體型件上，將坩堝放入真空鉬絲爐中，抽真空至 5. IXlO-2Pa ；然后在氬氣保護(hù)氣氛下，加熱真空鉬絲爐至662°C保溫90分鐘，最后隨爐冷卻至431 °C，取出坩堝，即得Al203f/Mg-6Al-0. 5Nd復(fù)合材料。參照?qǐng)D3，為本發(fā)明方法實(shí)施例1制備的Al203f/Mg-9A1_0. 5Nd復(fù)合材料的金相顯微組織照片，該圖中呈黑色長(zhǎng)棒狀或圓點(diǎn)狀為Al2O3纖維，灰色多邊形塊狀物為Mg2Si相，白色組織是Mg-9A1基體合金，基體合金主要由固溶體α -Mg相和分布在晶界周圍的網(wǎng)狀共晶組織β -Mg17Al12相組成，Al2O3纖維比較均勻的分布在基體中。參照?qǐng)D4，是四種不同Nd含量的Al203f/Mg-9A1復(fù)合材料，在溫度為250°C，壓縮應(yīng)力為90MPa實(shí)驗(yàn)條件下的蠕變曲線，可以看出，隨著Nd含量的增加，復(fù)合材料的抗高溫壓縮蠕變性能得到顯著提高，當(dāng)Nd含量高于0. 5%后，其對(duì)蠕變應(yīng)變量影響趨于穩(wěn)定，說明本發(fā)明的復(fù)合材料滿足了對(duì)蠕變性能提高的要求。本發(fā)明方法能夠制備高體積分?jǐn)?shù)的氧化鋁纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料，成型簡(jiǎn)單，蠕變性能好。
權(quán)利要求
1. 一種氧化鋁纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備方法，其特點(diǎn)在于，該方法按照以下步驟具體實(shí)施步驟1、確定纖維預(yù)制體混合料中的各個(gè)組分含量纖維預(yù)制體混合料中的組分包括Al2O3纖維、石墨粉、硅溶膠三種，各組分按以下公式計(jì)算得到各值纖維預(yù)制體的體積為XD2XhA ； 所需要的Al2O3纖維的質(zhì)量為為=P X VX Vf% ； 纖維預(yù)制體的質(zhì)量為-M = Mjil-ω-ω^)； 造孔劑的質(zhì)量為-Mc = MX ω c.’ 粘結(jié)劑的質(zhì)量為=^1= MX ωεο1 ；其中，々一所要制備纖維預(yù)制體的底面設(shè)定直徑，單位為毫米； 力一所要制備纖維預(yù)制體的高度設(shè)定值，單位為毫米；Vf% 一所要制備纖維預(yù)制體的體積分?jǐn)?shù)設(shè)定值，單位為vol. %，范圍為16%-22% ； P-Al2O3纖維的緊實(shí)密度設(shè)定值； ω c 一造孔劑質(zhì)量百分?jǐn)?shù)wt. % ； ω S()1—粘結(jié)劑質(zhì)量百分?jǐn)?shù)wt. %，其中，造孔劑選用石墨粉，石墨粉質(zhì)量百分?jǐn)?shù)《。為15%_25%;粘結(jié)劑選用硅溶膠，其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5%_10%; 步驟2、制備纖維漿將步驟1稱量好的Al2O3纖維放入玻璃容器中，先加入酒精30ml，攪拌至纖維松散濕潤(rùn)再加入步驟1稱量好的石墨粉，繼續(xù)攪拌2分鐘后再加入30ml的酒精，隨后每攪拌2分鐘加入IOml的酒精，總的酒精添加毫升數(shù)值不超過前述三種組分質(zhì)量總克數(shù)數(shù)值的三分之二， 待Al2O3纖維與石墨粉混合均勻并成為漿狀時(shí)，最后加入步驟1稱量好的硅溶膠，繼續(xù)攪拌 1分鐘，得到纖維漿；步驟3、模壓得到濕態(tài)纖維預(yù)制體本步驟采用纖維預(yù)制體成型模具，包括上沖模(1)、模具筒(2)和下模(3)三個(gè)部件構(gòu)成，使用時(shí)，將上沖模(1)和下模(3)的沖頭相對(duì)伸入模具筒(2)中，并且上沖模(1)和下模 (3)同時(shí)與模具筒(2)保持間隙配合，上沖模(1)和下模(3)之間的空間用于放置步驟2得到的纖維漿，利用前述的成型模具，先將模具筒(2)套坐在下模(3)上，將步驟2攪拌好的纖維漿倒入模具筒(2)中，放好上沖模(1)，施加壓力使上沖模(1)下降至預(yù)定的制備高度，即上沖模 (1)與下模(3)沖頭之間的距離等于纖維預(yù)制體的設(shè)定高度，擠壓過程中，多余的液體從模具底部的模具筒(2)與下模(3)之間的縫隙流走，保持施壓5-7分鐘后退出上沖模(1)與下模(3)，得到濕態(tài)纖維預(yù)制體；步驟4、對(duì)步驟3得到的濕態(tài)纖維預(yù)制體進(jìn)行干燥和焙燒，得到纖維預(yù)備體型件； 步驟5、浸滲制備得到最終的復(fù)合材料首先將步驟4制備得到的纖維預(yù)制體型件置于坩堝底部，將去除了氧化皮的浸滲合金置于纖維預(yù)制體型件上表面，將坩堝放入真空鉬絲爐中，抽真空至 4. 9Xl(T2Pa-5. IXKT2Pa ；然后在氬氣保護(hù)氣氛下，加熱真空鉬絲爐至660°C 士2°C保溫90分鐘，最后隨爐冷卻至 4300C 士2°C，取出坩堝，即得氧化鋁纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備方法，其特點(diǎn)在于，步驟4的具體過程是先將濕態(tài)纖維預(yù)制體在室溫干燥48士 1小時(shí)；再置于100°C 士2°C烘干 12士 1小時(shí)；最后在900°C 士2°C焙燒6士0. 5小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備方法，其特點(diǎn)在于，步驟1中所述的石墨粉的顆粒度彡30Mm、純度彡99. 85%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備方法，其特點(diǎn)在于，步驟1中所述的硅溶膠中的SW2含量為25%-30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備方法，其特點(diǎn)在于，步驟 5 中所述的浸滲合金選用 Mg-9Al-0. 5Nd、Mg-8Al-0. 5Nd 或 Mg-6A1_0. 5Nd。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氧化鋁纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備方法，該方法按照以下步驟實(shí)施步驟1、確定纖維預(yù)制體混合料中的各個(gè)組分含量，包括Al2O3纖維、石墨粉、硅溶膠三者；步驟2、制備纖維漿；步驟3、模壓得到濕態(tài)纖維預(yù)制體；步驟4、對(duì)濕態(tài)纖維預(yù)制體進(jìn)行干燥和焙燒，得到纖維預(yù)備體型件；步驟5、首先將纖維預(yù)制體型件置于坩堝底部，將經(jīng)打磨去除了氧化皮的浸滲合金置于纖維預(yù)制體型件上，將坩堝放入真空鉬絲爐中，抽真空；然后在氬氣保護(hù)氣氛下浸滲，最后隨爐冷卻，即得復(fù)合材料。本發(fā)明方法能夠獲得Al2O3纖維分布均勻、組織致密、蠕變性能得到提高的氧化鋁纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料。
文檔編號(hào)C22C47/06GK102191443SQ20111012551
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者亢春生, 關(guān)蕾, 徐錦鋒, 楊建東, 王武孝 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)